2021半導(dǎo)體激光市場規(guī)模有多大 半導(dǎo)體激光行業(yè)的未來發(fā)展分析趨勢

• 2020年12月24日 zengyan來源：互聯(lián)網(wǎng) 271 10
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半導(dǎo)體激光(Semiconductor laser)在1962年被成功激發(fā)，在1970年實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)輸出。后來經(jīng)過改良，開發(fā)出雙異質(zhì)接合型激光及條紋型構(gòu)造的激光二極管(Laser diode)等，廣泛使用于光纖通信、光盤、激光打印機(jī)、激光掃描器、激光指示器(激光筆)，是生產(chǎn)量最大的激

半導(dǎo)體激光(Semiconductor laser)在1962年被成功激發(fā)，在1970年實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)輸出。后來經(jīng)過改良，開發(fā)出雙異質(zhì)接合型激光及條紋型構(gòu)造的激光二極管(Laser diode)等，廣泛使用于光纖通信、光盤、激光打印機(jī)、激光掃描器、激光指示器(激光筆)，是生產(chǎn)量最大的激光器。

半導(dǎo)體激光器應(yīng)用的領(lǐng)域有哪些?據(jù)了解，半導(dǎo)體激光器是成熟較早、進(jìn)展較快的一類激光器，由于它的波長范圍寬，制作簡單、成本低、易于大量生產(chǎn)，并且由于體積小、重量輕、壽命長，因此，品種發(fā)展快，應(yīng)用范圍廣，已超過300種，半導(dǎo)體激光器的最主要應(yīng)用領(lǐng)域是Gb局域網(wǎng)，850nm波長的半導(dǎo)體激光器適用于Gh局域網(wǎng)，1300nm -1550nm波長的半導(dǎo)體激光器適用于1OGb局域網(wǎng)系統(tǒng)。半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用范圍覆蓋了整個(gè)光電子學(xué)領(lǐng)域，已成為當(dāng)今光電子科學(xué)的核心技術(shù)。半導(dǎo)體激光器在激光測距、激光雷達(dá)、激光通信、激光模擬武器、激光警戒、激光制導(dǎo)跟蹤、引燃引爆、自動(dòng)控制、檢測儀器等方面獲得了廣泛的應(yīng)用，形成了廣闊的市場。1978年，半導(dǎo)體激光器開始應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)，半導(dǎo)體激光器可以作為光纖通信的光源和指示器以及通過大規(guī)模集成電路平面工藝組成光電子系統(tǒng)。由于半導(dǎo)體激光器有著超小型、高效率和高速工作的優(yōu)異特點(diǎn)，所以這類器件的發(fā)展，一開始就和光通信技術(shù)緊密結(jié)合在一起，它在光通信、光變換、光互連、并行光波系統(tǒng)、光信息處理和光存貯、光計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的光禍合等方面有重要用途。半導(dǎo)體激光器的問世極大地推動(dòng)了信息光電子技術(shù)的發(fā)展，到如今，它是當(dāng)前光通信領(lǐng)域中發(fā)展最快、最為重要的激光光纖通信的重要光源。半導(dǎo)體激光器再加上低損耗光纖，對(duì)光纖通信產(chǎn)生了重大影響，并加速了它的發(fā)展。因此可以說，沒有半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)，就沒有當(dāng)今的光通信。雙異質(zhì)結(jié)激光器是光纖通信和大氣通信的重要光源，如今，凡是長距離、大容量的光信息傳輸系統(tǒng)無不都采用分布反饋式半導(dǎo)體激光器(DFB一LD)，半導(dǎo)體激光器也廣泛地應(yīng)用于光盤技術(shù)中，光盤技術(shù)是集計(jì)算技術(shù)、激光技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。

半導(dǎo)體激光器工作原理是激勵(lì)方式,利用半導(dǎo)體物質(zhì)，即利用電子在能帶間躍遷發(fā)光，用半導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個(gè)平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋、產(chǎn)生光的輻射放大，輸出激光。半導(dǎo)體激光器優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、耗電少、效率高等。半導(dǎo)體激光器封裝技術(shù)大都是在分立器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi)，封裝的作用主要是保護(hù)管芯和完成電氣互連。而半導(dǎo)體激光器封裝則是完成輸出電信號(hào)，保護(hù)管芯正常工作、輸出可見光的功能。既有電參數(shù)，又有光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求，無法簡單地將分立器件的封裝用于半導(dǎo)體激光器。

半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)是什么?激光二極管的優(yōu)點(diǎn)是效率高、體積小、重量輕且價(jià)格低。尤其是多重量子井型的效率有20~40%，總而言之能量效率高是其最大特色。另外，它的連續(xù)輸出波長涵蓋了紅外線到可見光范圍，而光脈沖輸出達(dá)50W(帶寬100ns)等級(jí)的產(chǎn)品也已商業(yè)化，作為激光雷達(dá)或激發(fā)光源可說是非常容易使用的激光的例子。通常激光器封裝形式主要包括單管、Bar條、陣列(Stack)、光纖耦合模塊四種形式，其中光纖耦合模塊主要用作光纖激光器的泵浦光源。

半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造及材料

半導(dǎo)體激光器在基本構(gòu)造上，它屬于半導(dǎo)體的P-N接面，但激光二極管是以金屬包層從兩邊夾住發(fā)光層(有源層)，是“雙異質(zhì)結(jié)接合構(gòu)造”。而且在激光二極管中，將界面作為發(fā)射鏡(諧振腔)使用。在使用材料方面，有鎵(Ga)、砷(As)、銦(In)、磷(P)等。此外在多量子阱型中，也使用Ga·Al·As等。

由于具有條狀結(jié)構(gòu)，即使是微小電流也會(huì)增加活性區(qū)域的電子數(shù)反轉(zhuǎn)密度，優(yōu)點(diǎn)是激發(fā)容易呈現(xiàn)單一形式，而且，其壽命可達(dá)10~100萬小時(shí)。

半導(dǎo)體激光器是一種相干輻射光源，要使它能產(chǎn)生激光，必須具備三個(gè)基本條件：

增益條件：建立起激射媒質(zhì)(有源區(qū))內(nèi)載流子的反轉(zhuǎn)分布。在半導(dǎo)體中代表電子能量的是由一系列接近于連續(xù)的能級(jí)所組成的能帶，因此在半導(dǎo)體中要實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，必須在兩個(gè)能帶區(qū)域之間，處在高能態(tài)導(dǎo)帶底的電子數(shù)比處在低能態(tài)價(jià)帶頂?shù)目昭〝?shù)大很多，這靠給同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)加正向偏壓，向有源層內(nèi)注人必要的載流子來實(shí)現(xiàn)，將電子從能量較低的價(jià)帶激發(fā)到能量較高的導(dǎo)帶中去。當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時(shí)，便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。

要實(shí)際獲得相干受激輻射，必須使受激輻射在光學(xué)諧振腔內(nèi)得到多次反饋而形成激光振蕩，激光器的諧振腔是由半導(dǎo)體晶體的自然解理面作為反射鏡形成的，通常在不出光的那一端鍍上高反多層介質(zhì)膜，而出光面鍍上減反膜。對(duì)F-p腔(法布里一拍羅腔)半導(dǎo)體激光器可以很方便地利用晶體的與P一n結(jié)平面相垂直的自然解理面構(gòu)成F一P腔。

為了形成穩(wěn)定振蕩，激光媒質(zhì)必須能提供足夠大的增益，以彌補(bǔ)諧振腔引起的光損耗及從腔面的激光輸出等引起的損耗，不斷增加腔內(nèi)的光場。這就必須要有足夠強(qiáng)的電流注入，即有足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)程度越高，得到的增益就越大，即要求必須滿足一定的電流閥值條件。當(dāng)激光器達(dá)到閥值，具有特定波長的光就能在腔內(nèi)諧振并被放大，最后形成激光而連續(xù)地輸出。可見在半導(dǎo)體激光器中，電子和空穴的偶極子躍遷是基本的光發(fā)射和光放大過程對(duì)于新型半導(dǎo)體激光器而言，人們公認(rèn)量子阱是半導(dǎo)體激光器發(fā)展的根本動(dòng)力。量子線和量子點(diǎn)能否充分利用量子效應(yīng)的課題已延至本世紀(jì)，科學(xué)家們已嘗試用自組織結(jié)構(gòu)在各種材料中制作量子點(diǎn)，而GaInN量子點(diǎn)已用于半導(dǎo)體激光器。另外，科學(xué)家也已經(jīng)做出了另一類受激輻射過程的量子級(jí)聯(lián)激光器，這種受激輻射基于從半導(dǎo)體導(dǎo)帶的一個(gè)次能級(jí)到同一能帶更低一級(jí)狀態(tài)的躍遷，由于只有導(dǎo)帶中的電子參與這種過程，因此它是單極性器件。

半導(dǎo)體激光具有方向性好、亮度高、單色性好和高能量密度等特點(diǎn)。以半導(dǎo)體激光器為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體激光工業(yè)在全球發(fā)展執(zhí)著迅猛，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科研等方面。那么，半導(dǎo)體激光行業(yè)近些年發(fā)展如何?

2021半導(dǎo)體激光市場規(guī)模有多大 半導(dǎo)體激光行業(yè)的未來發(fā)展分析趨勢

由于半導(dǎo)體激光具有眾多優(yōu)點(diǎn)，發(fā)達(dá)國家為了在全球化競爭環(huán)境中占據(jù)世界信息技術(shù)制高點(diǎn)，紛紛加緊實(shí)施半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃，如美國的“半導(dǎo)體激光核聚變計(jì)劃”、德國的“半導(dǎo)體激光2001行動(dòng)計(jì)劃”、英國的“阿維爾計(jì)劃”和日本的“半導(dǎo)體激光研究五年計(jì)劃”等，國外以美、德、日為代表的發(fā)展國家半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，其在主要的大型制造產(chǎn)業(yè)，如汽車、電子、機(jī)械、航空、鋼鐵等行業(yè)中基本完成了用半導(dǎo)體激光加工工藝對(duì)傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代，進(jìn)入“光制造”時(shí)代。

目前，我國除了半導(dǎo)體激光音像設(shè)備已形成較大規(guī)模，其他半導(dǎo)體激光應(yīng)用市場與國外相比尚存在較大的差距，我國半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)面臨著較大的發(fā)展空間。調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國已有200余家半導(dǎo)體激光相關(guān)企業(yè)，主要位于湖北、北京、江蘇、上海和廣東等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省市，這些地區(qū)年銷售額約占全國半導(dǎo)體激光產(chǎn)品市場總額的90%，我國半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)已形成以上述省市為主體的華中地區(qū)、環(huán)渤海、長江三角洲和珠江三角洲四大半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)群，未來，國內(nèi)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展也將更為集中。

本研究咨詢報(bào)告由中研普華咨詢公司領(lǐng)銜撰寫，在大量周密的市場調(diào)研基礎(chǔ)上，主要依據(jù)了國家統(tǒng)計(jì)局、國家商務(wù)部、國家發(fā)改委、國家經(jīng)濟(jì)信息中心、國務(wù)院發(fā)展研究中心、國家海關(guān)總署、全國商業(yè)信息中心、中國經(jīng)濟(jì)景氣監(jiān)測中心、中國行業(yè)研究網(wǎng)以及國內(nèi)外多種相關(guān)報(bào)刊雜志媒體提供的最新研究資料。本報(bào)告對(duì)國內(nèi)外半導(dǎo)體激光行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了深入透徹地分析，對(duì)我國行業(yè)市場情況、技術(shù)現(xiàn)狀、供需形勢作了詳盡研究，重點(diǎn)分析了國內(nèi)外重點(diǎn)企業(yè)、行業(yè)發(fā)展趨勢以及行業(yè)投資情況，報(bào)告還對(duì)半導(dǎo)體激光下游行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了探討，是半導(dǎo)體激光及相關(guān)企業(yè)、投資部門、研究機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確了解目前中國市場發(fā)展動(dòng)態(tài)，把握半導(dǎo)體激光行業(yè)發(fā)展方向，為企業(yè)經(jīng)營決策提供重要參考的依據(jù)。

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